材料热力学复习提纲

材料热力学与动力学

材料热力学与动力学 参考书目：1.<> Peter Atkins , Julio de Paula .Oxford University Press 2002. 2.<> William F.Smith 2006. 3.<>WilliamD.Callister2009. ※1.Cp为什么是个常数？（材料结构、德拜公式、量子力学）[注：此题老师不止两次提到，有可能是考题哦] 练习题1 1.How to get microstructure picture and how to understand them. 1）扫描电子显微镜（SEM），通过细聚焦电子束在样品表面扫描激发出的各种物理信 号来调制成像的显微分析技术。 应用：形貌分析（显微组织、断口形貌、三维立体形态） 2）透射电子显微镜（TEM），是采用透过薄膜样品的电子束成像来显示样品内部组织 形态与结构。 应用：形貌分析（显微组织和晶体缺陷） 3）X射线衍射（XRD），利用X射线在晶体中的衍射现象来分析材料的晶体结构、晶 格参数、晶体缺陷（位错等）、不同结构相的含量及内应力的方法。 应用：点阵常数的测定、晶体对称性的测定 4）电子探针（EPMA）利用聚焦的很细的电子束打在样品的微观区域，激发出样品该 区域的特征X射线。 应用：微区毫米范围显微结构分析。 纵坐标表示衍射强度，横坐标2θ表示衍射方向(衍射线在空间分布的方位) 2.From the OM （Optics Microscope光学显微镜）pictures of a kinds of steel and an ordinary piece of china ,you can derive what kinds of information ,please list that and make a short discussion . 钢铁材料的显微组织根据含碳量的不同各有不同，相同含碳量在不同温度下的组织 也有所不同。含碳量为0.77％的钢称为共析钢；含碳量低于0.77％的钢称为亚共析 钢；含碳量为0.77～2.11％的钢称为过共析钢；含碳量高于2.11％的称为铸铁。不 同含碳量和合金成分的钢或铸铁，其显微组织各不相同。同一成分的钢或铸铁，经 过不同的金属热处理后也具有不同的显微组织。不同的显微组织具有不同的性能，

2015年工程热力学简答题

2015年工程热力学简答题

2015 年工程热力学简答题 第1 章基本概念 1.闭口系与外界无物质交换，系统内质量将保持恒定，那么，系统内质量保持恒定的热力系一定是闭口系统吗? 答：否。当一个控制质量的质量入流率与质量出流率相等时 (如稳态稳流系统) ，系统内的质量将保持恒定不变。 2.有人认为，开口系统中系统与外界有物质交换，而物质又与能量不可分割，所以开口系不可能是绝热系。这种观点对不对，为什么? 答：不对。“绝热系”指的是过程中与外界无热量交换的系统。热量是指过程中系统与外界间以热的方式交换的能量，是过程量，过程一旦结束就无所谓“热量”。物质并不“拥有”热量。一个系统能否绝热与其边界是否对物质流开放无关。 3.平衡状态与稳定状态有何区别和联系，平衡状态与均匀状态有何区别和联系? 答：“平衡状态”与“稳定状态”的概念均指系统的状态不随时间而变化，这是它们的共同点；但平衡状态要求的是在没有外界作用下保持不变；而平衡状态则一般指在外界作用下保持不变，这是它们的区别所在。 4.倘使容器中气体的压力没有改变，试问安装在该容器上的压力表的读数会改变吗？在绝对压力计算公式 P P b P e (P P b)； P P b P v (P P b ) 中，当地大气压是否必定是环境大气压? 答：可能会的。因为压力表上的读数为表压力，是工质真实压力与环境介质压力之差。环境介质压力，譬如大气压力，是地面以上空气柱的重量所造成的，它随着各地的纬度、高度和气候条件不同而有所变化，因此，即使工质的绝对压力不变，表压力和真空度仍有可能变化。 “当地大气压”并非就是环境大气压。准确地说，计算式中的P b 应是“当地环境介质”的压力，而不是随便任何其它意义上的“大气压力” ，或被视为不变的“环境大气压力”。 5.温度计测温的基本原理是什么？答：温度计对温度的测量建立在热力学第零定律原理之上。它利用了“温度是相互热平衡的系统所具有的一种同一热力性质” ，这一性质就是“温度”的概念。 6.经验温标的缺点是什么？为什么？

化工热力学教学大纲

中国海洋大学本科生课程大纲 课程属性：公共基础/通识教育/学科基础/专业知识/工作技能，课程性质：必修、选修 一、课程介绍 1.课程描述： 化工热力学是化学工程的重要分支和基础学科，是热力学基本定律应用于化学工程领域中而形成的一门学科。本课程主要研究化工过程中各种形式的能量之间相互转化的规律及过程趋近平衡的极限条件，主要涉及能量及组成的计算。能量计算包括功能互换，也包括物理热和化学热的计算，前者包括温度、压力对焓的影响及各种相变热，后者主要是反应热。组成计算包括化学平衡和相平衡。化学平衡包括平衡常数及平衡组成的计算，并确定反应方向；相平衡包括在不同温度、压力条件下各相组成的确定。化工热力学是化工过程研究、开发与设计的理论基础，是一门理论性与应用性均较强的课程，是化学工程与工艺专业的专业基础课程。 2.设计思路： 化工热力学应用热力学基本定律研究化工过程中能量的有效利用、各种热力学过程、相平衡和化学平衡，还研究与上述内容有关的基础数据，如物质的p－V－T关系和热化学数据。 本课程主要包括四部分的内容，各部分的内容和基本要求如下： 第一部分，流体的p-V-T关系，要求掌握各种p-V-T关系使用范围，会应用各种p-V-T关系进行基本的p-V-T 计算。 第二部分，纯物质（流体）的热力学性质，要求掌握应用p-V-T关系求解纯物质的热力学性质的方法。 第三部分，热力学基本定律及其应用，要求掌握化工过程能量分析的方法，了解和掌握化工热力学原理的应用（压缩、膨胀、动力循环与制冷循环等）。 第四部分，均相混合物热力学性质，掌握利用混合规则求解均相混合物热力学性质的方法。 第五部分，相平衡，掌握气液相平衡的计算方法。 3. 课程与其他课程的关系： 本课程适宜安排在修完高等数学、大学物理、物理化学（上）等有关基础课课程之后开设，内容上注意与物理化学的衔接。 二、课程目标 通过本课程的学习，学生将系统地掌握运用化工热力学的基本概念、理论和计算方法，分析和解决化工生产中有关能量转换和有效利用、相平衡和化学变化的实际问题的能力，能利用化工热力学的方法对化工中涉及的物

材料热力学与动力学复习题答案资料

` 一、常压时纯Al 的密度为ρ=cm 3 ，熔点T m =℃，熔化时体积增加5%。用理查得规则和克-克方程估计一下，当压力增加1Gpa 时其熔点大约是多少 解：由理查德规则 RTm Hm R Tm Hm Sm ≈??≈?= ? … 由克-克方程V T H dT dP ??=… 温度变化对ΔH m 影响较小，可以忽略， 代入得 V T H dT dP ??=dT T 1V Tm R dp V T Tm R ?≈??≈… 对 积分 dT T 1 V T Tm R p d T Tm Tm p p p ?? ?+?+?= 整理 ?? ? ???+?=?Tm T 1ln V Tm R p V T R V Tm R Tm T ??=???≈ Al 的摩尔体积 V m =m/ρ=10cm 3=1×10-5 m 3 ~ Al 体积增加 ΔV=5%V m =×10-5m 3 K 14.60314 .810510R V p T 7 9=??=??=?- Tm’=Tm+T ?=++= 二、热力学平衡包含哪些内容，如何判断热力学平衡。 内容：（1）热平衡，体系的各部分温度相等；（2）质平衡：体系与环境所含有的质量不变；（3）力平衡：体系各部分所受的力平衡，即在不考虑重力的前提下，体系内部各处所受的压力相等；（4）化学平衡：体系的组成不随时间而改变。 热力学平衡的判据： （1）熵判据：由熵的定义知dS Q T δ≥不可逆可逆 对于孤立体系，有0Q =δ，因此有 dS 可逆 不可逆 ≥，由于可逆过程由无限多个平衡态组成，因此对于孤立体系有 dS 可逆 不可逆0≥，对于封闭体系，可将体系和环境一并作为整个孤立体系来考虑熵的变化，即平衡 自发环境体系总0S S S ≥?+?=? | （2）自由能判据 若当体系不作非体积功时，在等温等容下，有 ()0 d ,≤V T F 平衡状态自发过程 上式表明，体系在等温等容不作非体积功时，任其自然，自发变化总是向自由能减小的方向 进行，直至自由能减小到最低值，体系达到平衡为止。 （3）自由焓判据 若当体系不作非体积功时，在等温等压下，有 d ≤G 平衡状态 自发过程 所以体系在等温等容不作非体积功时，任其自然，自发变化总是向自由能减小的方向进

工程热力学简答题

1.何谓状态何谓平衡状态何为稳定状态 状态：热力学系统所处的宏观状况 平衡状态：在不受外界影响的条件下，系统的状态不随时间而变化 稳定状态：系统内各点参数不随时间而变化 2.说明状态参数的性质。 (1)状态参数是状态的函数。对应一定的状态。状态参数都有唯一确定的数位。 (2)状态参数的变化仅与初、终状态有关，而与状态变化的途径无关。当系统经历一系列状态变化而恢复到初态时。其状态参数的变化为零，即它的循环积分为零 (3)状态参数的数学特征为点函数，它的微分是全微分。 3.何谓热力过程 热力学状态变化的历程 4.何谓准静态过程实现准静态过程的条件是什么 准静态过程：热力学系统经历一系列平衡状态，每次状态变化时都无限小的偏离平衡状态。 条件：状态变化无限小，过程进行无限慢。 5.非准静态过程中，系统的容积变化功可否表示为 ?=-21 2 1 d v p w 为什么 不可以。在非准静态过程中pv的关系不确定，没有函数上的联系。 6.何谓可逆过程 经历一个热力学过程后，热力学系统逆向沿原过程逆向进行，系统和有关的外界都返回到原来的初始状态，而不引起其他的变化。 7.何谓热力循环 系统由初始状态出发，经过一系列中间状态后重新回到初始状态所完成的一个封闭式的热力过程称为热力循环。 8.何谓正循环，说明其循环特征。 在状态参数坐标图上，过程按照顺时针循环的为正循环，其目的是利用热产生机械功，动力循环，顺时针，循环净功为正。 9.何谓逆循环，说明其循环特征。 在状态参数坐标图上，过程按照逆时针循环的为逆循环，其目的是付出一定代价使热量从低温区传向高温区，制冷循环，逆时针，循环净功为负。 10.何谓热量何谓功量 热量：仅仅由于温度不同，热力学系统与外界之间通过边界所传递的能量 功量：热力学系统和外界间通过边界而传递的能量，且其全部效果可表现为举起重物。 11.热量和功量有什么相同的特征两者的区别是什么 相同特征：都是系统与外界间通过边界传递的能量，都是过程量，瞬时量。

《化工传递过程》课程教学大纲

《化工传递过程》课程教学大纲 一、课程说明 课程编码4302026 课程类别专业主干课 修读学期第五学期学分 2 学时48 课程英文名称Transfer Processes in Chemical Engineering 适用专业化学工程与工艺 先修课程物理化学、化工原理、化工热力学 二、课程的地位及作用 《化工传递过程》是针对化学工程与工艺方向的必修课。是一门探讨自然现象和化工过程中动量、热量和质量传递速率的课程。化学工程中各个单元操作均被看成传热、传质及流体流动的特殊情况或特定的组合，对单元操作的任何进一步的研究，最终都是归结为这几种传递过程的研究。将化工单元操作（化工原理）的共性归纳为动量、热量和质量传递过程（三传）的原理系统地论述，将化学工程的研究方法由经验分析上升为理论分析方法。各传递过程既有独立性又有类似性，虽然课程中概念、定义和公式较多，基本方程又相当复杂，给学习带来一定的困难，但可运用三传的类似关系进行研究理解，使学生掌握化学工程专业中有关动量、热量和质量传递的共性问题。该课程的学习有助于学生深入了解各类传递过程的机理，为改进各种传递过程和设备的设计，操作和控制提供理论基础；为今后的科学研究提供各种的基础数学模型；为速度、温度、浓度分布及传递速率的确定提供必要的帮助，为分析和解决过程工程和强化设备性能等问题提供坚实的理论基础。 三、课程教学目标 1. 侧重于熟悉掌握传递过程的各种基本理论；正确的提供所求强度量的分布规律及传递速率表达式； 2. 掌握传递过程的微分方程并达到能够熟练地运用方程的水平；

3. 能够正确地分析、简化三传基本微分方程；对实际情况建立必要的数学模型； 4. 了解传递过程的发展趋势、方向和其在化学工程中的具体运用领域； 5. 通过学习加深对化学工程基本原理的理解，使学生能顺利学习后续的专业课，提高自学与更新本专业知识的能力。 四、课程学时学分、教学要求及主要教学内容 (一) 课程学时分配一览表 章节主要内容总学时 学时分配讲授实践 第1章传递过程概论 2 2 0 第2章动量传递概论与动量传递微分方程 6 6 0 第3章动量传递方程的若干解 6 6 0 第4章边界层流动 6 4 0 第5章湍流 6 4 0 第6章热量传递概论与能量方程 6 6 0 第7章热传导 2 2 0 第8章对流传热 2 2 0 第9章质量传递概论与传质微分方程 4 4 0 第10章分子传质 4 4 0 第11章对流传质 2 2 0 第12章多种传递同时进行的过程 2 2 0 (二) 课程教学要求及主要内容 第一章传递过程概论 教学目的和要求： 1.流体流动的基本概念； 2.掌握传递过程的类似性； 3.传递过程的衡算方法。 教学重点和难点：

工程热力学简答题汇总汇编

工程热力学简答题汇 总

1热力系统：被人为分割出来作为热力学分析对象的有限物质系统。 开口系统：热力系统和外界不仅有能量交换而且有物质交换。 闭口系统：热力系统和外界只有能量交换而无物质交换。 孤立系统：热力系统和外界即无能量交换又无物质交换。 2平衡状态：一个热力系统如果在受外界影响的条件下系统的状态能够始终保持不变，则系统的这种状态叫平衡状态。 准平衡过程：若过程进行的相对缓慢，工质在被平衡破坏后自动回复平衡的时间，即所谓弛豫时间又很短，工质有足够的时间来恢复平衡，随时都不致显著偏离平衡状态，那么这样的过程就叫做准平衡过程。 可逆过程：当完成了某一过程之后，如果有可能使工质沿相同的路径逆行而回复到原来状态，并且相互作用中所涉及到的外界亦回复到原来状态而不留下任何改变。 3汽化潜热：即温度不变时，单位质量的某种液体物质在汽化过程中所吸收的热量。 4比热的定义和单位：1kg物质温度升高1k所需热量称为质量热容，又称比热容，单位为 J/(kg·K)，用c表示，其定义式为c=δq/dT或c=δq/dt。 5湿空气的露点：露点是在一定的pv下（指不与水或湿物料相接触的情况），未饱和湿空气冷却达到饱和湿空气，即将结出露珠时的温度，可用湿度计或露点仪 测量，测的td相当于测定了 pv。 6平衡状态与稳定状态有何区 别和联系，平衡状态与均匀状 态有何区别和联系? 答：“平衡状态”与“稳定状态” 的概念均指系统的状态不随时 间而变化，这是它们的共同 点；但平衡状态要求的是在没 有外界作用下保持不变；而平 衡状态则一般指在外界作用下 保持不变，这是它们的区别所 在。 7卡诺定理：定理一：在相同 温度的高温热源和相同温度的 低温热源之间工作的一切可逆 循环，其热效率都相等，与可 逆循环的种类无关，与采用哪 一种工质也无关。 定理二：在温度同为T1的热 源和同为T2的冷源间工作的 一切不可逆循环，其热效率必 小于可逆循环。 推论一：在两个热源间工作的 一切可逆循环，他们的热效率 都相同，与工质的性质无关， 只决定于热源和冷源的温度， 热效率都可以表示为ηc=1— T2/T1 推论二：温度界限相同，但具 有两个以上热源的可逆循环， 其热效率低于卡诺循环 推论三：不可逆循环的热效率 必定小于同样条件下的可逆循 环 8气体在喷管中流动，欲加速 处于超音速区域的气流，应采 取什么形式的喷管，为什么： 因为Ma>1超声速流动，加速 dA>0气流截面扩张，喷管截面 形状与气流截面形状相符合， 才能保证气流在喷管中充分膨 胀，达到理想加速度过程，采 用渐扩喷管。 9压气机，实际过程与理想过 程的关系，在压气机采取多级 压缩和级间冷却有什么好处： 每级压气机所需功相等，这样 有利于压气机曲轴平衡。每个 汽缸气体压缩后达到的最高温 度相同，这样每个汽缸的温度 条件相同。每级向外排出的热 量相等，而且每级的中间冷却 器向外排除的热量也相等。 （避免压缩因比压太高而影响 容积效率，有利于气体压缩以 等温压缩进行，对容积效率的 提高也有利） 10逆向循环：把热量从低温热 源传给高温热源。 11绝热节流：在节流过程中， 流体与外界没有热量交换就称 绝热节流。 14简述功和热量的区别与联 系：都是过程量，作功有宏观 移动，传热无宏观移动，作功 有能量转化，传热无能量转 化，功变热无条件，热变功有 条件。 12喷管的形状选择与哪些因素 有关？背压对喷管性能有何 影响？温度有何变化规律和 影响？进口截面参数（滞止 压力P0）和背压（P b）；Pb ≥Pcr选渐缩喷管，Pb＜Pcr 选缩放喷管。 13蒸汽压缩式制冷和空气压缩式制 冷的联系与区别。蒸汽压缩式制冷 的优点，装置上的区别及原因。 答：都是利用压缩气体来制冷，制 冷装置不用，使用的气体不同，前 者使用的是低沸点的水蒸气，后者 使用的是空气。蒸汽压缩式制冷的 优点：1，更接近于同温限的逆向卡 诺循环，提高了经济性；2，单位质 量工质制冷量较大。为了简化设 备，提高装置运行的可靠性，实际 应用的蒸汽压缩制冷循环常采用节 流阀代替膨胀机。 14湿空气温度与吸湿能力的关系 湿含量一定时，温度升高，空气中 水蒸气密度变大，吸湿能力下降 15朗肯循环在T-S图上表示 1-2，绝热膨胀做功 2-3，冷却放热，冷凝的饱和水 3-4，在水泵里绝热压缩 4-1，加热，汽化 循环吸热量q1=h1-h4；循环放热量 q2=h2-h3 对外做功w1=h1-h2；消耗功w2=h4- h3 热效率ηt=Wnet/q1=(h1-h2)-(h4- h3)/h1-h4 16R和Rg的意义及关系：Rg是气体 常数，仅与气体种类有关而与气体 的状态无关；R是摩尔气体常数，不 仅与气体状态无关，也与气体的种 类无关，R=8.3145J(mol·K)。若气 体的摩尔质量为M，则R=MRg 17热量（可用能）的概念：在温 度为T0的环境条件下，系统（T＞ T0）所提供的热量中可转化为有用 功的最大值是热量，用EX，Q表 示。 18热力学第二定律的表述 仅供学习与交流，如有侵权请联系网站删除谢谢2

教学大纲格式

《化工分离工程》课程教学大纲 课程名称：化工分离工程 课程类型: 专业基础课 总学时：54 讲课学时：54 学分：3 适用对象: 化学工程与工艺 先修课程：《化工原理》、《化工热力学》 一、课程性质、目的和任务 本课程是高等学校化工类专业的一门专业基础课，是学生在具备了物理化学、化工原理、化工热力学、传递过程原理等技术基础知识后的一门必修课。它是利用这些课程有关相平衡热力学、动力学、分子及其聚状态的微观机理，传热、传质和动量传递理论来研究化工生产实际中复杂物系的分离和提纯技术。 二、教学基本要求 通过本课程的学习，要求学生掌握有关特殊精馏、化学萃取、膜分离、吸附与离子交换及其它分离技术的基本概念、原理及过程。 三、教学内容及要求 1 绪论(2学时) 介绍分离操作在化工生产中的重要性；分离过程的分类，每一类分离过程的定义和实例分析。 2 特殊精馏(10学时) 2.1 恒沸精馏：定义，基本概念，恒沸精馏的基本原理及相关的工艺流程，恒沸精馏塔的计算。(2学时) 2.2 萃取精馏：萃取剂作用的微观机理；萃取精馏的定义，萃取剂的选择，萃取精馏的基本原理及相关的工艺流程。(2学时) 2.3 加盐精馏：盐效应定义和机理，溶盐精馏过程、应用及优缺点分析，加盐萃取精馏的基本原理及工艺过程。(2学时) 2.4 反应精馏：反应精馏的定义，分类，每类过程的原理及应用。(2学时) 2.5 作业及讨论：分组，每组自选一种特殊精馏过程为主题，查阅相关文献，写一篇课程小论文并制作PPT，每组派一个代表讲解，全班讨论。(2学时) 3 化学萃取(10学时) 3.1 化学萃取：概述，化学萃取过程的分类及每类过程的主要特点，化学萃取的相平衡，化学萃取过程的控制步骤。(2学时) 3.2 络合萃取法的应用：物理萃取与络合萃取的区别与联系，过程的特征，萃取体系选择，典型举例。(1学时) 3.3 液膜分离技术：概述，分类及每类过程的主要特点，液膜分离过程机理，影响液膜传质的因素及影响规律，工艺流程及应用。(3学时)

热力学与动力学

热力学与动力学

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2０06年度《材料热力学与动力学》考试题 简答题: 1．一般具有同素异构转变的金属从高温冷却至低温时,其转变具有怎样的体积特征?试根据高温和低温下自由能与温度的关系解释此现象。有一种具有同素异构转变的常用金属和一般金属所具有的普遍规律不同，请指出是那种金属?简要解释其原因?（8分） 2．金属和合金在平衡态下存在一定数量的空位,因此有人说一定数量的空位是金属和合金中的热力学稳定缺陷，此说法是否正确?根据空位数量对自由能及其组成要素(焓和熵)的影响方式，从热力学角度进行简要解释。(8分） 3．试举出三种二元溶体模型；简要指出各溶体模型的原子相互作用能IＡB的特征。 (6分) 4．试利用给出的a,ｂ两种溶体Gm-X图中化学势的图解示意图,指出两种溶体的扩散特征有什么不同；那一种固溶体中会发生上坡扩散。(７分) （a) (b) 5．向Cu中加入微量的Bi、Ａｓ合金时所产生的效果完全不同。加入微量的Ｂi会使Cu显著变脆,而电阻没有显著变化，加入微量的Aｓ并不会使Ｃｕ变脆,但是能显著提高电阻。试根据下面的相图，从溶解度角度对上述现象加以解释。(8分)

6．将固溶体相和晶界相视为两相平衡状态,如果已知上述两相的自由能-成分曲线，指出:采用什么方法或法则来确定两相的平衡成分？一般来说,两相的平衡溶质成分具有怎样的关系?（5分） 7．简要回答什么是耗散结构以及产生耗散结构的必要条件；举出2个自组织现象的实例。(６分） 8．在相变形核阶段，体积自由能、界面能以及应变能中哪些是相变的驱动力?哪些是相变的阻力？试解释：在形核阶段,形核的总自由能为正值,为什么核心能形成呢?以马氏体为例,在核心长大阶段的自由能以及界面能和应变能如何变化?（８分) 9．根据过饱和固溶体中析出第二相时的相平衡关系或者Gibｂｓ-Thomson方程,简要说明第二相粒子粗化过程;从温度对长大速率和对扩散两个方面的影响，简要说明温度对粒子粗化的作用。(７分) 分析计算题： 1．已知纯钛α／β平衡温度为８82?Ｃ，相变焓为14．65 kＪ/ｍoｌ。估算β钛过冷到800?C时，β－Ti转变为α-Ti的相变驱动力（不计上述过冷温度范围对相变的焓变及熵变的影响）。（10分) 2．从过饱和固溶体（α）中析出的第二相通常都是很小的粒子（β)，一般这些小粒子在表面张力的作用下会受到附加压应力的作用，写出附加压应力与表面张力和球形粒子尺寸的关系。以二元溶体为例,用图示的方法简要分析附加压应力对溶体相与析出相界面(α／β）平衡关系的影响。在析出的初期，这小粒子一般与基体保持共格关系,简要分析其原因。(１5分） 3．在2５?C和0.1MＰa下,金刚石和石墨的标准熵分别为２.4 J／mol?Ｋ和５．7 Ｊ/ｍol?Ｋ，标准焓分别为３9５kJ／mｏl和39４kJ/ｍｏl，密度分别为3.５g／cm３和2.3g/cm3, 碳的摩尔质量为１2g。试计算石墨在此条件下转变为金刚石的相变驱动力;试根据自由能与体积和温度的关系(dG=VdP - ＳdT)计算室温下实现石墨－金刚石转变所需临界压力（不计压力对石墨以及压力对金刚石造成的体积改变)。(15分)

(完整版)西北师大12年热力学统计物理考试：简答题考题

一、简答题 1、写出焓、自由能、吉布斯函数的定义式及微分表达式（只考虑体积变化功） 答：焓的定义H=U+PV ，焓的全微分dH=TdS+VdP ；自由能的定义F=U-TS ，自由能的全微分dF=-SdT-PdV ；吉布斯函数的定义G=U-TS+PV ，吉布斯函数的全微分dG=-SdT+VdP 。 2、什么是近独立粒子和全同粒子？描写近独立子系统平衡态分布有哪几种？答：近独立子系统指的是粒子之间的相互作用很弱，相互作用的平均能量远小于单个粒子的平均能量，因而可以忽略粒子之间的相互作用。全同粒子组成的系统就是由具有完全相同的属性（相同的质量、电荷、自旋等）的同类粒子组成的系统。描写近独立子系统平衡态分布有费米-狄拉克分布、玻色-爱因斯坦分布、玻耳兹曼分布。 3、简述平衡态统计物理的基本假设。答：平衡态统计物理的基本假设是等概率原理。等概率原理认为，对于处于平衡状态的孤立系统，系统各个可能的微观状态出现的概率是相等的。它是统计物理的基本假设，它的正确性由它的种种推论都与客观实际相符而得到肯定。 4、什么叫特性函数？请写出简单系统的特性函数。答：马休在1869年证明，如果适当选择独立变量（称为自然变量），只要知道一个热力学函数，就可以通过求偏导数而求得均匀系统的全部热力学函数，从而把均匀系统的平衡性质完全确定。这个热力学函数称为特性函数。简单系统的特性函数有内能U=U （S 、V ），焓H=H （S 、P ），自由能F=F （T 、V ），吉布斯函数G=G （T 、P ）。 5、什么是μ空间？并简单介绍粒子运动状态的经典描述。答：为了形象的描述粒子的运动状态，用r r p p q q ,,,,11 ；共2r 个变量为直角坐标，构成一个2r 维空间，称为μ空间。粒子在某一时刻的力学运动状态 r r p p q q ,,,,11 ；可用μ空间的一个点表示。 6、试说明应用经 典能量均分定理求得的理想气体的内能和热容量中哪些结论与实验不符（至少例举三项）。答：第一、原子内的电子对气体的热容量为什么没有贡献；第二、双原子分子的振动在常温范围内为什么对热容量没有贡献；第三、低温下氢的热容量所得结果与实验不符。这些结果都要用量子理论才能解释。 7、写出玻耳兹曼关系，并据此给出熵函数的统计意义。答：玻耳兹曼关系：S=k lnΩ 熵函数的统计意义：微观态数的多少反映系统有序程度的高低。微观态数增加就是有序程度的降低或是混乱程度增加，相应地熵增加；反之，微观态数减少就是有序程度的增加或混乱度减少，相应地熵减少。“熵是度量系统有序程度的

化工热力学教学大纲新编

化工热力学教学大纲新 编 WTD standardization office【WTD 5AB- WTDK 08- WTD 2C】

《化工热力学》教学大纲 一、课程基本信息 课程中文名称：化工热力学 课程英文名称：Chemical Engineering Thermodynamics 课程编号：06131050 课程类型：学科基础课 总学时：54 学分：3 适用专业：化学工程与工艺 先修课程：物理化学、化工原理 开课院系：化工与制药学院 二、课程的性质与任务 化工热力学是化学工程学的一个重要分支，是化工类专业必修的专业基础课程。它是化工过程研究、开发与设计的理论基础，是一门理论性与应用性均较强的课程。该门课系统地介绍了将热力学原理应用于化学工程技术领域的研究方法。它以热力学第一、第二定律为基础，研究化工过程中各种能量的相互转化及其有效利用，深刻阐述了各种物理和化学变化过程达到平衡的理论极限、条件和状态。 设置本课程，为了使考生能够掌握化工热力学的基本概念、理论和专业知识；能利用化工热力学的原理和模型对化工中涉及到的化学反应平衡原理、相平衡原理等进行分析和研究；能利用化工热力学的方法对化工中涉及的物系的热力学性质和其它化工物性进行关联和推算；并学会利用化工热力学的基本理论对化工中能量进行分析等。 三、课程教学基本要求 通过本课程学习，要求 1．正确理解化工热力学的有关基本概念和理论； 2．理解各个概念之间的联系和应用； 3．掌握化工热力学的基本计算方法； 4．能理论联系实际，灵活分析和解决实际化工生产和设计中的有关问题。 四、理论教学内容和基本要求

教学内容 第一章绪论 热力学发展简史 化工热力学的主要研究内容 化工热力学的研究方法及其发展 化工热力学在化工中的重要性 第二章流体的p-V-T关系 纯物质的p –V –T关系 气体的状态方程 2.2.1理想气体状态 2.2.2 维里方程 2.2.3 立方型状态方程 2.2.4 多参数状态方程 对应态原理及其应用 2.3.1 对比态原理 2.3.2 三参数对应态原理 2.3.3 普遍化状态方程 真实气体混合物的p-V-T关系 2.4.1 混合规则 2.4.2气体混合物的虚拟临界性质 2.4.2 气体混合的第二维里系数 2.4.3 混合物的状态方程 液体的p –V -T关系 2.5.1 饱和液体体积 2.5.2 压缩液体（过冷液体）体积 2.5.3 液体混合物的p –V -T关系 第三章纯流体的热力学性质 热力学性质间的关系 3.1.1 热力学基本方程 3.1.2 Maxwell关系式 焓变与熵变的计算 3.2.1 热容

材料热力学与动力学复习题答案

一、常压时纯Al 的密度为ρ=2.7g/cm 3 ，熔点T m =660.28℃，熔化时体积增加5%。用理查得规则和克-克方程估计一下，当压力增加1Gpa 时其熔点大约是多少？ 解：由理查德规则 RTm Hm R Tm Hm Sm ≈??≈?= ? …① 由克-克方程V T H dT dP ??=…② 温度变化对ΔH m 影响较小，可以忽略， ①代入②得 V T H dT dP ??=dT T 1V Tm R dp V T Tm R ?≈??≈…③ 对③积分 dT T 1 V T Tm R p d T Tm Tm p p p ?? ?+?+?= 整理 ??? ? ??+?=?T m T 1ln V T m R p V T R V Tm R Tm T ??=???≈ Al 的摩尔体积 V m =m/ρ=10cm 3=1×10-5m 3 Al 体积增加 ΔV=5%V m =0.05×10-5m 3 K 14.60314 .810510R V p T 7 9=??=??=?- Tm’=Tm+T ?=660.28+273.15+60.14=993.57K 二、热力学平衡包含哪些内容，如何判断热力学平衡。 内容：（1）热平衡，体系的各部分温度相等；（2）质平衡：体系与环境所含有的质量不变；（3）力平衡：体系各部分所受的力平衡，即在不考虑重力的前提下，体系内部各处所受的压力相等；（4）化学平衡：体系的组成不随时间而改变。 热力学平衡的判据： （1）熵判据：由熵的定义知dS Q T δ≥不可逆可逆 对于孤立体系，有0Q =δ，因此有 dS 可逆 不可逆 ≥，由于可逆过程由无限多个平衡态组成，因此对于孤立体系有 dS 可逆 不可逆0≥，对于封闭体系，可将体系和环境一并作为整个孤立体系来考虑熵的变化，即平衡 自发环境体系总0S S S ≥?+?=? （2）自由能判据 若当体系不作非体积功时，在等温等容下，有 ()0d ,≤V T F 平衡状态 自发过程 上式表明，体系在等温等容不作非体积功时，任其自然，自发变化总是向自由能减小的方向 进行，直至自由能减小到最低值，体系达到平衡为止。 （3）自由焓判据 若当体系不作非体积功时，在等温等压下，有 0d ≤G 平衡状态 自发过程 所以体系在等温等容不作非体积功时，任其自然，自发变化总是向自由能减小的方向进 行，直至自由能减小到最低值，体系达到平衡为止。

工程热力学复习重点及简答题

工程热力学复习重点2012. 3 绪论 [1]理解和掌握工程热力学的研究对象、主要研究内容和研究方法 [2]理解热能利用的两种主要方式及其特点 [3]了解常用的热能动力转换装置的工作过程 1．什么是工程热力学 从工程技术观点出发，研究物质的热力学性质，热能转换为机械能的规律和方法，以及有效、合理地利用热能的途径。 2．能源的地位与作用及我国能源面临的主要问题 3. 热能及其利用 [1]热能：能量的一种形式 [2]来源：一次能源：以自然形式存在，可利用的能源。 如风能,水力能,太阳能、地热能、化学能和核能等。 二次能源：由一次能源转换而来的能源，如机械能、机械能等。 [3]利用形式： 直接利用：将热能利用来直接加热物体。如烘干、采暖、熔炼(能源消耗比例大) 间接利用：各种热能动力装置，将热能转换成机械能或者再转换成电能， 4．.热能动力转换装置的工作过程 5．热能利用的方向性及能量的两种属性 [1]过程的方向性：如：由高温传向低温 [2]能量属性：数量属性、,质量属性(即做功能力) [3]数量守衡、质量不守衡 [4]提高热能利用率：能源消耗量与国民生产总值成正比。 第1章基本概念及定义 1. 1 热力系统 一、热力系统 系统：用界面从周围的环境中分割出来的研究对象，或空间内物体的总和。 外界：与系统相互作用的环境。 界面：假想的、实际的、固定的、运动的、变形的。 依据：系统与外界的关系 系统与外界的作用：热交换、功交换、质交换。 二、闭口系统和开口系统 闭口系统：系统内外无物质交换,称控制质量。 开口系统：系统内外有物质交换,称控制体积。 三、绝热系统与孤立系统 绝热系统：系统内外无热量交换(系统传递的热量可忽略不计时，可认为绝热) 孤立系统：系统与外界既无能量传递也无物质交换

化工热力学教学大纲

《化工热力学》教学大纲 一、课程基本信息 课程中文名称：化工热力学 课程英文名称：Chemical Engineering Thermodynamics 课程编号：06131050 课程类型：学科基础课 总学时：54 学分：3 适用专业：化学工程与工艺 先修课程：物理化学、化工原理 开课院系：化工与制药学院 二、课程的性质与任务 化工热力学是化学工程学的一个重要分支，是化工类专业必修的专业基础课程。它是化工过程研究、开发与设计的理论基础，是一门理论性与应用性均较强的课程。该门课系统地介绍了将热力学原理应用于化学工程技术领域的研究方法。它以热力学第一、第二定律为基础，研究化工过程中各种能量的相互转化及其有效利用，深刻阐述了各种物理和化学变化过程达到平衡的理论极限、条件和状态。 设置本课程，为了使考生能够掌握化工热力学的基本概念、理论和专业知识；能利用化工热力学的原理和模型对化工中涉及到的化学反应平衡原理、相平衡原理等进行分析和研究；能利用化工热力学的方法对化工中涉及的物系的热力学性质和其它化工物性进行关联和推算；并学会利用化工热力学的基本理论对化工中能量进行分析等。 三、课程教学基本要求 通过本课程学习，要求 1．正确理解化工热力学的有关基本概念和理论； 2．理解各个概念之间的联系和应用； 3．掌握化工热力学的基本计算方法； 4．能理论联系实际，灵活分析和解决实际化工生产和设计中的有关问题。 四、理论教学内容和基本要求

教学内容 第一章绪论 1.1 热力学发展简史 1.2 化工热力学的主要研究内容 1.3 化工热力学的研究方法及其发展1.4 化工热力学在化工中的重要性第二章流体的p-V-T关系 2.1 纯物质的p –V –T关系 2.2 气体的状态方程 2.2.1理想气体状态 2.2.2 维里方程 2.2.3 立方型状态方程 2.2.4 多参数状态方程 2.3 对应态原理及其应用 2.3.1 对比态原理 2.3.2 三参数对应态原理 2.3.3 普遍化状态方程 2.4 真实气体混合物的p-V-T关系2.4.1 混合规则 2.4.2气体混合物的虚拟临界性质2.4.2 气体混合的第二维里系数 2.4.3 混合物的状态方程 2.5液体的p –V -T关系 2.5.1 饱和液体体积 2.5.2 压缩液体（过冷液体）体积2.5.3 液体混合物的p –V -T关系 第三章纯流体的热力学性质 3.1 热力学性质间的关系 3.1.1 热力学基本方程 3.1.2 Maxwell关系式 3.2焓变与熵变的计算

材料热力学与动力学复习题

一、常压时纯Al 的密度为ρ=2.7g/cm 3，熔点T m =660.28℃，熔化时体积增加5%。用理查得规则和克-克方程估计一下，当压力增加1Gpa 时其熔点大约是多少？ 解：由理查德规则 RTm Hm R Tm Hm Sm ≈??≈?= ? …① 由克-克方程V T H dT dP ??=…② 温度变化对ΔH m 影响较小，可以忽略， ①代入②得 V T H dT dP ??=dT T 1V Tm R dp V T Tm R ?≈??≈…③ 对③积分 dT T 1 V T Tm R p d T Tm Tm p p p ?? ?+?+?= 整理 ??? ? ??+?=?Tm T 1ln V Tm R p V T R V Tm R Tm T ??=???≈ Al 的摩尔体积 V m =m/ρ=10cm 3=1×10-5m 3 Al 体积增加 ΔV=5%V m =0.05×10-5m 3 K 14.60314 .810510R V p T 7 9=??=??=?- Tm’=Tm+T ?=660.28+273.15+60.14=993.57K 二、热力学平衡包含哪些内容，如何判断热力学平衡。 内容：（1）热平衡，体系的各部分温度相等；（2）质平衡：体系与环境所含有的质量不变；（3）力平衡：体系各部分所受的力平衡，即在不考虑重力的前提下，体系内部各处所受的压力相等；（4）化学平衡：体系的组成不随时间而改变。 热力学平衡的判据： （1）熵判据：由熵的定义知dS Q T δ≥不可逆可逆 对于孤立体系，有0Q =δ，因此有 dS 可逆 不可逆 ≥，由于可逆过程由无限多个平衡态组成，因此对于孤立体系有 dS 可逆 不可逆0≥，对于封闭体系，可将体系和环境一并作为整个孤立体系来考虑熵的变化，即平衡 自发环境体系总0S S S ≥?+?=? （2）自由能判据 若当体系不作非体积功时，在等温等容下，有 ()0d ,≤V T F 平衡状态 自发过程 上式表明，体系在等温等容不作非体积功时，任其自然，自发变化总是向自由能减小的方向 进行，直至自由能减小到最低值，体系达到平衡为止。 （3）自由焓判据 若当体系不作非体积功时，在等温等压下，有 d ≤G 平衡状态 自发过程 所以体系在等温等容不作非体积功时，任其自然，自发变化总是向自由能减小的方向进 行，直至自由能减小到最低值，体系达到平衡为止。

工程热力学部分简答题

1．均匀系统和单相系统的区别？ 答：如果热力系统内部个部分化学成分和物理性质都均匀一致，则该系统成为均匀系统。如果热力系统由单相物质组成，则该系统称为单相系统。可见，均匀系统一定是单相系统，反之则不然。2．试说明稳定、平衡和均匀的区别与联系？ 答：稳定状态是指状态参数不随时间变化，但这种不变可能是靠外界影响来维持的。 平衡状态是指不受外界影响时状态参数不随时间变化。 均匀状态是指不受外界影响时不但状态参数不随时间变化，而且状态参数不随空间变化。 均匀→平衡→稳定 3．实现可逆过程的充分条件。 答：（1）过程是准静态过程，即过程所涉及的有相互作用的各物体之间的不平衡势差为无限小。（2）过程中不纯在耗散效应，即不存在用于摩擦、非弹性变形、电流流经电阻等使功不可逆地转变为热的现象。 4．膨胀功、流动功、技术功、轴功有何区别与联系。 答：气体膨胀时对外界所做的功称为膨胀功。 流动功是推动工质进行宏观位移所做的功。 技术功是膨胀功与流动功的差值。 系统通过机械轴与外界所传递的机械功称为轴功。 5．焓的物理意义是什么，静止工质是否也有焓这个参数？

答：焓的物理意义为，当1kg 工质流进系统时，带进系统与热力状态有关的能量有内能u 和流动功pv ，而焓正是这两种能量的总和。因此焓可以理解为工质流动时与外界传递的与其热力状态有关的总能量。但当工质不流动时，pv 不再是流动功，但焓作为状态参数仍然存在。 6．机械能向热能的转变过程、传热过程、气体自由膨胀过程、混合过程、燃烧反应过程都是自发的、不可逆的。 热力学第二定律的克劳修斯表述：热量不可能自动地、无偿地从低温物体传至高温物体。 7．循环热效率公式12 1q q q -=η和121T T T -=η是否完全相同？ 答：前者用于任何热机，后者只用于可逆热机。 8．若系统从同一始态出发，分别经历可逆过程和不可逆过程到达同一终态，两个过程的熵变相同吗？ 答：对系统来说，熵是状态参数，只要始态和终态相同，过程的熵变就相等。所谓“可逆过程的熵变必然小于不可逆过程的熵变”中的熵变是指过程的总熵变，它应该包括系统的熵变和环境的熵变两部分。在始态和终态相同的情况下，系统的熵变相同，而不可逆过程中环境的熵变大于可逆过程中环境的熵变。 9．g f dS dS dS +=；熵可能大于零，可能等于零，也可能小于零。 T Q dS f δ=----熵流，表示系统与外界交换的热量与热源温差的比 值。 0≥g dS （大于时为不可逆过程，等于时为可逆过程）----熵产，表

化工热力学教学大纲

《化工热力学》课程教学大纲 课程代码：080131037 课程英文名称：Chemical Engineering Thermodynamics 课程总学时：40 讲课：40 实验：0 上机：0 适用专业：化学工程与工艺 大纲编写（修订）时间：2017.7 一、大纲使用说明 （一）课程的地位及教学目标 本课程是化学工程与工艺专业的专业基础必修课程。化工热力学是研究热力学基本原理在实际化工过程中具体应用的一门科学，它是化学工程学科的重要组成部分，是化工过程研究、开发与设计的理论基础。 通过本课程的学习，学生将达到以下要求： 1.掌握化工热力学的基本概念、理论和专业知识； 2.能够利用化工热力学的原理和模型计算化工中涉及的热力学数据； 3.能够利用相平衡原理进行分析和研究； 4.能够利用化工热力学的基本理论对化工过程的能量利用进行分析。 （二）知识、能力及技能方面的基本要求 1.基本知识：掌握热力学的研究内容和研究方法，熟悉化工热力学的应用领域及发展历程和趋势。 2.基本理论和方法：掌握热力学基本定律及有关概念，并能够以此为基础，借助表达系统特征的模型进行热力学性质的计算；掌握相平衡的计算方法及热力学一致性检验方法；掌握化工过程的能量分析方法，确定能量的有效利用程度；掌握热力循环的过程及热力学分析，理解完善循环过程的方法。 3.基本技能:具备查阅和使用常用工程计算图表、手册等资料的能力；具有对复杂实际体系进行热力学性质的数值计算能力；具有一定的工程意识，具有在专业生产领域的工作中运用热力学方法分析和解决实际问题的能力。 （三）实施说明 1.教学方法：化工热力学是物理化学中热力学部分的延伸，授课中应由浅入深，将理想系统和实际系统进行比较，将纯组分和混合物进行比较，突出说明经典热力学处理实际问题的方法。对于能量分析及热力循环的相关内容，结合生产和生活实际进行讲解，以调动学生的学习兴趣，收到良好教学效果。 2.教学手段：采用多媒体和板书相结合的方式。 （四）对先修课的要求 本课程应在高等数学、物理化学课程之后开设。 （五）对习题课、实践环节的要求 1.本课程内容比较抽象，难于理解，在讲解理论知识的基础上，根据课程内容安排两次习题课，共4学时，分别练习和讲解热力学性质的计算和相平衡的计算、化工过程的能量分析和热力循环内容。对于复杂的计算问题，引导、鼓励学生运用计算机进行求解，加强计算能力和计算机应用能力。 2.课后作业的布置要少而精、内容多样化，作业题包括基本概念、基本理论及应用计算等方面的内容，通过作业的完成达到巩固理论、掌握计算方法和技巧、提高分析问题和解决问题能力